Returkrets og berøringsspenning

1 Hensikt og omfang

Dette dokumentet beskriver håndtering av spenningsstigning i returkrets ved elektrisk jernbane.

2 Innledning: Returkretsen

Returkretsen omfatter kjøreskinner og øvrige elektriske ledere som fungerer som returstrøm for tog, mellom en kilde (for eksempel matestasjon) og en belastning (for eksempel et tog).

Figur 1: Enkelt tilfelle med en kilde og en belastning.

På grunn av seriemotstanden i skinnene oppstår det en spenningsgradient i returkretsen. Denne spenningsgradienten gir en spenning mot jord i returkretsen, som er størst nær kilden og nær belastningen. Denne spenningsstigningen fører til at en del av strømmen også lekker ut til jord via jordforbindelser som konstruksjoner og mastefundamenter som er koplet til returkretsen. For lange linjer med konvensjonell utforming med betongfundamenter som er koplet til returkretsen, kan det beregnes at omtrent 25% av den totale returstrømmen vil gå via jord.

Mer kompliserte elektriske utforminger med sugetransformatorer, autotransformatorer, returledere, og langsgående jordledere vil føre til andre spenningsstigninger mot jord. Disse utformingene er beskrevet i Teknisk regelverk, Kontaktledning, Elektrisk utforming.

De ulike elektriske utformingene av kontaktledning har til felles at belastning og kortslutning i kontaktledningsnettet fører til en spenningsstigning i returkretsen mot jord (referansejord, "fjern jord"). Denne spenningsstigningen betegnes U_RE.

Figur 2: Tverrprofil for jordpotensialstigning. MERK: Vi har fått tilbakemelding om at det er avstanden fra nærmeste fundament som er viktig. Det innebærer at skinnene, som har god isolasjon fra jord, hever jordpotensialet som vist i figuren. Figuren bør derfor rettes.